《法拉第電磁感應定律》教案教材分析法拉第電磁感應定律是電磁學的核心內(nèi)容。從知識發(fā)展來看，它既與電場、磁場和穩(wěn)恒電流有緊密聯(lián)系，又是后面學習交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎(chǔ)。它既是本章的教學重點，也是教學難點。教學目標與核心素養(yǎng)物理觀念：知道感應電動勢的定義.科學思維：通過實驗理解法拉第電磁感應定律及數(shù)學表達式科學探究：經(jīng)歷分析推理得出法拉第電磁感應定律的過程，體會用變化率定義物理量的方法科學態(tài)度與責任：感受科學家對規(guī)律的研究過程，學習他們對工作嚴肅認真不怕困難的科學態(tài)度。教學重難點1、教學重點：法拉第電磁感應定律的建立和應用2、教學難點：對磁通量，磁通量的變化量和磁通量變化率的理解教學過程思考引入：讓學生思考并回答以下問題問題1：什么叫電磁感應現(xiàn)象？學生回答：利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象問題2：產(chǎn)生感應電流的條件是什么？學生回答：（1）閉合電路（2）磁通量變化問題3：試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同既然閉合電路中有感應電流，這個電路中就一定有電動勢。問題4：穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合導體回路中就有感應電流。感應電流的大小跟哪些因素有關(guān)？讓學生分組討論，進行大膽的猜想感應電流的大小跟這些因素有關(guān)學生回答：1.磁場強弱2.運動速度3.線圈匝數(shù)4.磁場方向與導體運動方向5.磁通量大小6.磁通量的變化率課件展示：實驗裝置如圖所示，線圈的兩端與電壓表相連。將強磁體從長玻璃管上端由靜止下落，穿過線圈。分別使線圈距離上管口20cm、30cm、40cm和50cm,記錄電壓表的示數(shù)以及發(fā)生的現(xiàn)象。

分別改變線圈的匝數(shù)、磁體的強度，重復上面的實驗，得出定性的結(jié)論。一、電磁感應定律：1.內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率ΔΦ/Δt成正比。當電動勢單位為V,磁通量單位為Wb，時間單位為s時，K的取值為1.當線圈為n匝時2.法拉第電磁感應定律的理解(1)感應電動勢的大小由線圈的匝數(shù)和穿過線圈的磁通量的變化率共同決定，而與磁通量Φ的大小、變化量ΔΦ的大小沒有必然聯(lián)系(2)磁通量的變化率對應Φ-t圖線上某點切線的斜率．思考與討論讓學生思考并回答以下問題：問題1：磁通量大,磁通量變化一定大嗎?問題2：磁通量變化大,磁通量的變化率一定大嗎?教師總結(jié)：磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化無直接關(guān)系:磁通量大(小,零)，磁通量的變化率不一定大(小,零);磁通量的變化大(小)，磁通量的變化率不一定大(小).(可以類比速度、速度的變化和加速度.)理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意義（課件展示）應用法拉第電磁感應定律的三種情況(1)磁通量的變化是由面積變化引起時，ΔΦ＝B·ΔS，則

(2)磁通量的變化是由磁場變化引起時，ΔΦ＝ΔB·S，則(3)磁通量的變化是由面積和磁場變化共同引起時，則根據(jù)定義求，ΔΦ＝Φ末－Φ初通過以下例題讓學生學會運用公式例題1：有一個50匝的線圈，如果穿過它的磁通量的變化率為0.5Wb/s，求感應電動勢。例題2：一個100匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過它的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求線圈中的感應電動勢。二、導體切割磁感線運動時的感應電動勢1、導體垂直切磁感線.動生電動勢：由于導體運動而產(chǎn)生的電動勢。2.導體斜切磁感線（θ為v與B夾角）若v//B：E=0（無切割）L應指切割磁感線的有效長度公式BLv中的L指的是切割磁感線的有效長度。在上圖中E=BLv，L是圓弧切割磁感線的有效長度。練1：求下面圖示情況下，a、b、c三段導體兩端的感應電動勢各為多大？練2：如圖,一個水平放置的導體框架,寬度L=1.50m,接有電阻R=0.20Ω,設(shè)勻強磁場和框架平面垂直,磁感應強度B=0.40T,方向如圖.今有一導體棒ab跨放在框架上,并能無摩擦地沿框滑動,框架及導體ab電阻均不計,當ab以v=4.0m/s的速度向右勻速滑動時，試求：(1)導體ab上的感應電動勢的大小(2)回路上感應電流的大小E=BLv=0.80V3.導體轉(zhuǎn)動切割磁感線導體棒在磁場中轉(zhuǎn)動時，長為L的導體棒OA以端點為軸，在勻強磁場中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應電動勢思考與討論如圖導體棒CD在勻強磁場中運動。自由電荷受洛倫茲力，自由電荷相當于紙面向哪個方向運動？（認為導體棒中的自由電荷是正電荷）導體棒一直運動下去，自由電荷是否總會沿著導體棒運動？為什么？導體棒哪段的電勢比較高？一段導線在做切割磁感線的運動時相當于一個電源，通過上面的分析可以看到，這時的非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。由于導體棒運動產(chǎn)生感應電動勢，電路中有電流通過，導體棒在運動過程中會受到安培力的作用?？梢耘袛?，安培力的方向與推動導體棒運動的力的方向是相反的。這時即使導體棒做勻速運動，推力也做功。如果沒有推力的作用，導體棒將克服安培力做功而消耗本身的機械能課堂練習1、關(guān)于電磁感應，下述說法中正確的是(D)A、穿過線圈的磁通量越大,感應電動勢越大B、穿過線圈的磁通量為零,感應電動勢一定為零C、穿過線圈的磁通量的變化越大,感應電動勢越大D、穿過線圈的磁通量變化越快,感應電動勢越大2、單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，則：(ABD)A、線圈中0時刻感應電動勢最大B、線圈中D時刻感應電動勢為零C、線圈中D時刻感應電動勢最大D、線圈中0到D時間內(nèi)平均感應電動勢為0.4V3、在磁感應強度為B的勻強磁場中,有一矩形線框,邊長ab=L1,bc=L2線框繞中心軸00'以角速度ω由圖示位置逆時針方向轉(zhuǎn)動。求:(1)線圈轉(zhuǎn)過1/4周的過程中的平均感應電動勢(2)線圈轉(zhuǎn)過1/2周的過程中的平均感應電動勢4、如圖,水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導軌MN和PQ,它們的電阻不計,在M和P之間接有R=3.0Ω的定值電阻,導體棒長ab=0.5m,其電阻為r=1.0Ω,與導軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中,B=0.4T.現(xiàn)使ab以v=10m／s的速度向右做勻速運動.(1)ab中的電流多大?ab兩點間的電壓多大?(2)維持ab做勻速運動的外力多大?(3)ab向右運動1m的過程中,外力做的功是多少?電路中產(chǎn)生的熱量是多少?（1）I=0.5AU=1.5V（2）F=0.1N（3）WF=0.1JQ=0.1J5、如圖,有一勻強磁場B=1.0×10-3T，在垂直磁場的平面內(nèi),有一金屬棒AO,繞平行于磁場的O軸順時針轉(zhuǎn)動,已知棒長L=0.20m，角速度ω=20rad/s，求：棒產(chǎn)生的感應電動勢有多大？教學反思本節(jié)課作為一節(jié)理論探究課，比較抽象，學生在學習本節(jié)知識時有一定的難度。所以如何化繁為簡，化抽象為具體，為本節(jié)課面對的難點之一，為此我通過把知識的理論推導過程通過定量探究的方式，引導學生實驗探究，通過控制變量法、轉(zhuǎn)化法、類比法等科學方法，讓學生在探究學習的過程中，既深刻的了解科學思想在研究物理規(guī)律的重要作用，又親身經(jīng)歷動手實踐，直觀具體的體會探究物理規(guī)律的過程，真正做到了教學三維目標的全面落實。通過打破教材的限制，把這節(jié)理論探究課引導學生開展成實驗驗證探究課，是本節(jié)的亮度，更是突破難點的巧妙所在。課后篇素養(yǎng)形成必備知識基礎(chǔ)練1.(多選)如圖所示,閉合開關(guān)S,將條形磁鐵插入閉合線圈,第一次用時0.2s,第二次用時0.4s,并且兩次磁鐵的起始和終止位置相同,則()A.第一次線圈中的磁通量變化較快B.第一次電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角較大C.第二次電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角較大D.若斷開S,則電流表G均不偏轉(zhuǎn),故兩次線圈兩端均無感應電動勢解析兩次磁通量變化相同,第一次時間短,則第一次線圈中磁通量變化較快,故A正確。感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比,磁通量的變化率越大,感應電動勢越大,產(chǎn)生的感應電流越大,故B正確,C錯誤。斷開開關(guān),電流表不偏轉(zhuǎn),感應電流為零,但感應電動勢不為零,故D錯誤。故選A、B。答案AB2.如圖所示,在豎直向下的勻強磁場中,將一個水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出,設(shè)運動的整個過程中不計空氣阻力,金屬棒始終保持水平,則金屬棒在運動過程中產(chǎn)生的感應電動勢大小將()A.越來越大 B.越來越小C.保持不變 D.無法確定解析金屬棒做平拋運動,水平速度不變,且水平速度即為金屬棒垂直切割磁感線的速度,故感應電動勢保持不變。答案C3.下列各圖中,相同的條形磁鐵穿過相同的線圈時,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢最大的是()解析感應電動勢的大小為E=nΔΦΔt=nΔBSΔt,A、B兩種情況ΔΦ相同,C中ΔΦ最小,D中ΔΦ最大,磁鐵穿過線圈所用的時間A、C、D相同且小于答案D4.如圖所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強磁場垂直,且一半處在磁場中。在Δt時間內(nèi),磁感應強度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B。在此過程中,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為()A.Ba22ΔtC.nBa2Δt解析線圈中產(chǎn)生的感應電動勢E=nΔΦΔt=n·ΔBΔt·S=n答案B5.如圖所示,平行金屬導軌的間距為d,一端跨接一阻值為R的電阻,勻強磁場的磁感應強度為B,方向垂直于導軌所在平面向里,一根長直金屬棒與導軌成60°角放置,且接觸良好,其他電阻不計,則當金屬棒以垂直于棒的恒定速度v沿金屬導軌滑行時,電阻R中的電流為()A.BdvRsin60° C.Bdvsin60°R 解析導線切割磁感線的有效長度是l=dsin60°,感應電動勢E=Blv,R中的電流為I=ER。聯(lián)立解得答案A6.如圖所示,導體AB的長為2R,繞O點以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,OB長為R,且OBA三點在一條直線上,有一磁感應強度為B的勻強磁場充滿轉(zhuǎn)動平面且與轉(zhuǎn)動平面垂直,那么AB兩端的電勢差為()A.12BωR2B.2BωR2C.4BωR2 D.6BωR2解析A點線速度vA=ω·3R,B點線速度vB=ωR,AB棒切割磁感線的平均速度v=vA+vB2=2ωR,由E=Blv得A、B兩端的電勢差為4B答案C7.(2020江蘇卷)如圖所示,電阻為0.1Ω的正方形單匝線圈abcd的邊長為0.2m,bc邊與勻強磁場邊緣重合。磁場的寬度等于線圈的邊長,磁感應強度大小為0.5T,在水平拉力作用下,線圈以8m/s的速度向右穿過磁場區(qū)域。求線圈在上述過程中:(1)感應電動勢E的大小;(2)所受拉力F的大小;(3)感應電流產(chǎn)生的熱量Q。解析(1)感應電動勢E=Blv代入數(shù)據(jù)得E=0.8V。(2)感應電流I=E拉力的大小等于安培力F=BIl解得F=B2l2vR,代入數(shù)據(jù)得F=0(3)運動時間t=2lv,焦耳定律Q=I解得Q=2B2l3vR,代入數(shù)據(jù)得Q=答案(1)0.8V(2)0.8N(3)0.32J8.如圖所示,邊長為a的正方形閉合線框ABCD在勻強磁場中繞AB邊勻速轉(zhuǎn)動,磁感應強度為B,初始時刻線框所在平面與磁感線垂直,經(jīng)過時間t轉(zhuǎn)過120°角,求:(1)線框內(nèi)感應電動勢在t時間段內(nèi)的大小。(2)轉(zhuǎn)過120°角時感應電動勢的大小。解析(1)設(shè)初始時刻線框向紙外的一面為正面,此時磁通量Φ1=-Ba2,磁感線從反面穿入t時刻后Φ2=12Ba2,磁通量的變化量為ΔΦ=3則E=(2)由E=Bavsinθ,v=2πa3t得E=3π答案(1)3Ba2關(guān)鍵能力提升練9.如圖所示,A、B兩單匝閉合圓形導線環(huán)用相同規(guī)格的導線制成,它們的半徑之比rA∶rB=2∶1,在兩導線環(huán)包圍的空間內(nèi)存在一正方形邊界的勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直于兩導線環(huán)所在的平面。在磁場的磁感應強度隨時間均勻增大的過程中,流過兩導線環(huán)的感應電流大小之比為()A.IAIB=1 B.C.IAIB=解析A、B兩導線環(huán)的半徑不同,它們所包圍的面積不同,但某一時刻穿過它們的磁通量相等,所以兩導線環(huán)上的磁通量變化率是相等的,E=ΔΦΔt相同,得EAEB=1,I=ER,R=ρlS1(S1為導線的橫截面積),l=2答案D10.鐵路上使用一種電磁裝置向控制中心傳輸信號以確定火車的位置。能產(chǎn)生勻強磁場的磁鐵被安裝在火車首節(jié)車廂下面,如圖乙所示(俯視圖)。當它經(jīng)過安放在兩鐵軌間的線圈時,便會產(chǎn)生一電信號,被控制中心接收。當火車通過線圈時,若控制中心接收到的線圈兩端的電壓信號如圖丙所示,則說明火車在做()丙A.勻速直線運動B.勻加速直線運動C.勻減速直線運動D.加速度逐漸增大的變加速直線運動解析由U-t圖像得到,線圈兩端的電壓大小與時間成正比。由法拉第電磁感應定律U=Blv,得v=UBl,B、l均為定值,故速度v與時間t成正比,所以火車做勻加速直線運動,故選B答案B11.(多選)如圖甲所示,水平放置的平行金屬導軌連接一個平行板電容器C和電阻R,導體棒MN放在導軌上且接觸良好,整個裝置放于垂直導軌平面的磁場中,磁感應強度B的變化情況如圖乙所示(圖示磁感應強度方向為正),MN始終保持靜止,則0~t2時間內(nèi)(不計初始時刻)()A.電容器C的電荷量大小始終沒變B.電容器C的a板先帶正電后帶負電C.MN所受安培力的大小始終沒變D.MN所受安培力的方向先向右后向左解析由乙圖可知,磁感應強度均勻變化,根據(jù)公式E=nSΔBΔt可知,產(chǎn)生恒定電動勢,由C=QU可知,感應電動勢不變,電容器的電壓U不變,則電荷量大小不變,故A正確;根據(jù)楞次定律可知MN中的感應電流方向由N到M,電容器的a極板一直帶正電,故B錯誤;感應電流不變,由于磁感應強度的大小變化,MN所受安培力F=BIl,所以安培力的大小先減小后增大,方向先向右后向左,故答案AD12.在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強磁場中,B=0.2T,有一水平放置的光滑框架,寬度為l=0.4m,如圖所示,框架上垂直放置一質(zhì)量為0.05kg、電阻為1Ω的金屬桿cd,框架電阻不計。若cd桿在水平外力的作用下以恒定加速度a=2m/s2由靜止開始做勻加速